МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ Кафедра процесів і апаратів харчових виробництв РОЗРАХУНКОВО-ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА до курсового проекту на тему: «Розрахунок та проектування горизонтального кожухотрубного теплообмінника» НУХТ 2007 Зміст Вступ. 4 1. Описання проектованого апарата. 5 2. Місце і призначення кожухотрубного теплообмінника в технологічній схемі. 11 3. Розрахунки. 13 3.1. Тепловий розрахунок. 13 3.1.1. Визначення температурних умов нагріву. 13 3.1.2. Теплофізичні властивості цукрового розчину. 14 3.1.3. Теплове навантаження і витрати пари. 14 3.1.4. Розрахунок коефіцієнта теплопередачі. 15 3.1.5 Визначення площі поверхні теплопередачі. 16 3.2. Конструкційний розрахунок. 17 3.3. Гідравлічний розрахунок теплообмінника. 19 3.3.1. Підбір додаткового обладнання. 20 3.4. Механічний розрахунок. 21 3.5. Визначення товщини теплової ізоляції. 22 4. Умови безпечної експлуатації спроектованого горизонтального кожухотрубного теплообмінника і питання екології. 23 Література 25 Вступ Теплообмінниками називають апарати, які призначені для передачі тепла від більш нагрітого теплоносія до менш нагрітого теплоносія. Теплообмін застосовують для здійснення різних технологічних процесів: нагрівання, охолодження, конденсації та випаровування. Всі теплообмінники залежно від способу передачі тепла поділяють на дві групи [1-3]: Поверхневі теплообмінник – перенесення тепла між середовищами відбувається через стінку, яка їх розділює; До поверхневих теплообмінників відносяться: трубчаті (кожухотрубні, типу «труба в трубі», зрошувальні); пластинчаті, спіральні, апарати з сорочками, з оребреною поверхнею теплообміну. Теплообмінники змішування – тепло від одного середовища до іншого передається під час їхнього безпосереднього контакту. 3) Регенеративні теплообмінники використовують рідко, тепло в них рідині передається від попередньо нагрітих твердих тіл (насадки). Вибір матеріалу для виготовлення апаратів теплообміну зумовлений його корозійною стійкістю, теплопровідністю, особливістю конструкції апарату. Найчастіше в харчовій промисловості застосовують звичайну конструкційну (вуглецеву) сталь [7], леговані сталі, мідь, титан, тантал, графіт, тефлон тощо. Конструкція апарату повинна відповідати певним вимогам: простота і зручність монтажу та ремонту, забезпечення меншої забрудненості поверхонь теплообміну, доступність для огляду і ремонту. 1. Описання проектованого апарата Кожухотрубні теплообмінники Цей тип поверхневих теплообмінників найчастіше використовується у харчовій промисловості [1, 7]. Схему одноходового теплообмінника показано на рис. 1. Рис. 1. Кожухотрубний одноходовий теплообмінник: 1 – корпус; 2 – трубні решітки; 3 – труби; 4 – кришки Одноходовий кожухотрубний теплообмінник жорсткої конструкції містить корпус або кожух 1 з привареними до нього трубними решітками 2, в яких закріплений пучок труб 3. До трубних решіток на болтах і прокладках кріпляться кришки 4. Одне із середовищ, які обмінюються теплом рухається трубним простором, а інша - трубним простором. Середовища здебільшого направлені протитоком одне до другого. Вибір напряму руху кожного із середовищ обумовлений напрямом, у якому вони прагнуть рухатися під впливом зміни їх густин під час нагрівання або охолодження. Тобто середовище, яке підлягає нагріванню направляють знизу вверх, а те що віддає тепло – у протилежному напряму. За таких умов досягають рівномірнішого розподілу швидкостей. Інакше, більш нагріта частина рідини, як більш легка буде накопичуватись у верхній частині апарату, утворюючи застійні зони. Труби в решітках рівномірно розміщені по периметрах правильних шестикутників (рис. 2а), по концентричних колах (рис. 2б) або по пери...